JP3160345B2 - 駆動機構 - Google Patents
駆動機構Info
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- JP3160345B2 JP3160345B2 JP01287092A JP1287092A JP3160345B2 JP 3160345 B2 JP3160345 B2 JP 3160345B2 JP 01287092 A JP01287092 A JP 01287092A JP 1287092 A JP1287092 A JP 1287092A JP 3160345 B2 JP3160345 B2 JP 3160345B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＯＡ機器用の小型のア
クチュエータ等として用いられる駆動機構に関する。
クチュエータ等として用いられる駆動機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、小型、高出力、高効率で、しか
も、定速、低速駆動に適したアクチュエータとして、超
音波を利用した超音波型アクチュエータが注目されてい
る。この超音波型アクチュエータとしては、例えば、そ
の第一の従来例として、特公昭５９−３７６７２号公報
に開示されているように、スラスト振動片駆動方式によ
るものがある。これは、棒状の振動子を傾斜させて移動
子に接触させた状態で、超音波振動を行わせることによ
り移動子を動かすようにしたものである。また、その第
二の従来例として、特開昭６０−６２８８０号公報に開
示されているように、スパイラルモード駆動方式による
ものがある。これは、振動子と移動子との間に傾斜歯を
設け、振動子の振動による傾斜歯の屈曲を利用して移動
子を移動させるようにしたものである。さらに、その第
三の従来例として、特開昭５８−１４８６８２号公報に
開示されているように、進行波駆動方式によるものがあ
る。これは、進行波が励振されている振動子表面に移動
子を加圧接触させることにより、その移動子を動かすよ
うにしたものである。さらにまた、その第四の従来例と
して、特開昭６１−１２１７７７号公報に開示されてい
るように、縦−捩り振動子駆動方式によるものがある。
これは、縦振動子と捩り振動子とを適宜に同期駆動する
ことにより楕円振動を発生させ、これにより移動子を動
かすようにしたものである。
も、定速、低速駆動に適したアクチュエータとして、超
音波を利用した超音波型アクチュエータが注目されてい
る。この超音波型アクチュエータとしては、例えば、そ
の第一の従来例として、特公昭５９−３７６７２号公報
に開示されているように、スラスト振動片駆動方式によ
るものがある。これは、棒状の振動子を傾斜させて移動
子に接触させた状態で、超音波振動を行わせることによ
り移動子を動かすようにしたものである。また、その第
二の従来例として、特開昭６０−６２８８０号公報に開
示されているように、スパイラルモード駆動方式による
ものがある。これは、振動子と移動子との間に傾斜歯を
設け、振動子の振動による傾斜歯の屈曲を利用して移動
子を移動させるようにしたものである。さらに、その第
三の従来例として、特開昭５８−１４８６８２号公報に
開示されているように、進行波駆動方式によるものがあ
る。これは、進行波が励振されている振動子表面に移動
子を加圧接触させることにより、その移動子を動かすよ
うにしたものである。さらにまた、その第四の従来例と
して、特開昭６１−１２１７７７号公報に開示されてい
るように、縦−捩り振動子駆動方式によるものがある。
これは、縦振動子と捩り振動子とを適宜に同期駆動する
ことにより楕円振動を発生させ、これにより移動子を動
かすようにしたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】第一の従来例のスラス
ト振動片駆動方式の場合、高い駆動効率を得ることが可
能となるが、振動片が激しく摩耗するため、耐久性が悪
くなるという不具合がある。また、第二の従来例のスパ
イラルモード駆動方式の場合、摺動面が広いため摩耗は
少ないが、一方向駆動であり、しかも、単純な摩擦駆動
の方式であるため、摺動面での適切な圧着力を得るため
にボルトによる締め付け等の調整が必要となり面倒であ
る。さらに、第三の従来例の進行波駆動方式の場合、双
方向の駆動が可能であるが、摺動面で実際に摩擦に寄与
する部分の割合が小さいため、そのアクチュエータの大
きさの割に出力が小さいという問題がある。さらにま
た、第四の従来例の縦−捩り振動子駆動方式の場合、双
方向駆動が可能であるが、第二の従来例の場合と同様に
圧着力の調整が必要となる。
ト振動片駆動方式の場合、高い駆動効率を得ることが可
能となるが、振動片が激しく摩耗するため、耐久性が悪
くなるという不具合がある。また、第二の従来例のスパ
イラルモード駆動方式の場合、摺動面が広いため摩耗は
少ないが、一方向駆動であり、しかも、単純な摩擦駆動
の方式であるため、摺動面での適切な圧着力を得るため
にボルトによる締め付け等の調整が必要となり面倒であ
る。さらに、第三の従来例の進行波駆動方式の場合、双
方向の駆動が可能であるが、摺動面で実際に摩擦に寄与
する部分の割合が小さいため、そのアクチュエータの大
きさの割に出力が小さいという問題がある。さらにま
た、第四の従来例の縦−捩り振動子駆動方式の場合、双
方向駆動が可能であるが、第二の従来例の場合と同様に
圧着力の調整が必要となる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
第１電気機械変換素子としての圧電素子とこの圧電素子
に接触した振動板とからなる第１振動体と、前記振動板
の外周部と接触するステータとこのステータに接続され
前記第１振動体を円周方向に振動させる第２電気機械変
換素子とからなる第２振動体と、前記振動板に密閉され
た流体を介して接離自在に対面するロータと、前記第１
電気機械変換素子を駆動し前記第１振動体を振動させる
と共に前記第２電気機械変換素子と前記第１電気機械変
換素子との駆動を同期させ、前記ロータと前記振動板と
の間の拘束力の変化を前記ステータの駆動振動の位相に
合わせる電気機械変換素子駆動制御手段とよりなる。
第１電気機械変換素子としての圧電素子とこの圧電素子
に接触した振動板とからなる第１振動体と、前記振動板
の外周部と接触するステータとこのステータに接続され
前記第１振動体を円周方向に振動させる第２電気機械変
換素子とからなる第２振動体と、前記振動板に密閉され
た流体を介して接離自在に対面するロータと、前記第１
電気機械変換素子を駆動し前記第１振動体を振動させる
と共に前記第２電気機械変換素子と前記第１電気機械変
換素子との駆動を同期させ、前記ロータと前記振動板と
の間の拘束力の変化を前記ステータの駆動振動の位相に
合わせる電気機械変換素子駆動制御手段とよりなる。
【０００５】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
発明において、第１振動体の振動板及びロータを円板状
に形成してこれらの各面を面接触させ、第１電気機械変
換素子の駆動により前記ロータと面接触する前記振動板
の接触面を凸状又は凹状に変位させるようにした。
発明において、第１振動体の振動板及びロータを円板状
に形成してこれらの各面を面接触させ、第１電気機械変
換素子の駆動により前記ロータと面接触する前記振動板
の接触面を凸状又は凹状に変位させるようにした。
【０００６】請求項３記載の発明では、請求項１又は２
記載の発明において、第１振動体の振動板とロータとの
接触部に介在する流体の周囲をシールするシール部材を
設けた。
記載の発明において、第１振動体の振動板とロータとの
接触部に介在する流体の周囲をシールするシール部材を
設けた。
【０００７】
【作用】請求項１記載の発明においては、第１電気機械
変換素子を駆動し、第１振動体を振動させることによ
り、流体に圧力変化を生じさせ、第１振動体とロータと
の接触圧を変えることができると共に、第２電気機械変
換素子を第１電気機械変換素子と適宜な位相で駆動する
ことにより、ロータを駆動させることができる。
変換素子を駆動し、第１振動体を振動させることによ
り、流体に圧力変化を生じさせ、第１振動体とロータと
の接触圧を変えることができると共に、第２電気機械変
換素子を第１電気機械変換素子と適宜な位相で駆動する
ことにより、ロータを駆動させることができる。
【０００８】請求項２記載の発明においては、第１電気
機械変換素子の駆動により、ロータと面接触した第１振
動体の接触面を凸状又は凹状に変化させることにより、
円板状に形成されたロータとの接触面に圧力変化を生じ
させることが可能となる。
機械変換素子の駆動により、ロータと面接触した第１振
動体の接触面を凸状又は凹状に変化させることにより、
円板状に形成されたロータとの接触面に圧力変化を生じ
させることが可能となる。
【０００９】請求項３記載の発明においては、流体をシ
ールすることにより、流体の密閉状態を一段と高めるこ
とが可能となる。
ールすることにより、流体の密閉状態を一段と高めるこ
とが可能となる。
【００１０】
【実施例】本発明の第一の実施例を図１〜図３に基づい
て説明する。まず、図１及び図２に基づいて全体構成に
ついて述べる。ベース１上の端部にはアンカー２ａ，２
ｂが設けられている。このアンカー２ａ，２ｂには第２
電気機械変換素子としての積層圧電素子３ａ，３ｂの一
端が取付けられている。この積層圧電素子３ａ，３ｂの
他端側は、円形をしたステータ４の円周部に取付けられ
ている。これにより、ステータ４は、積層圧電素子３
ａ，３ｂの変位によってその円周方向に振動する。前記
積層圧電素子３ａ，３ｂと前記ステータ４とは、第２振
動体５を構成している。
て説明する。まず、図１及び図２に基づいて全体構成に
ついて述べる。ベース１上の端部にはアンカー２ａ，２
ｂが設けられている。このアンカー２ａ，２ｂには第２
電気機械変換素子としての積層圧電素子３ａ，３ｂの一
端が取付けられている。この積層圧電素子３ａ，３ｂの
他端側は、円形をしたステータ４の円周部に取付けられ
ている。これにより、ステータ４は、積層圧電素子３
ａ，３ｂの変位によってその円周方向に振動する。前記
積層圧電素子３ａ，３ｂと前記ステータ４とは、第２振
動体５を構成している。
【００１１】また、前記ステータ４の中央には穴４ａが
開いており、その穴４ａの開いたステータ４の底面部分
には第１電気機械変換素子としての平板状をした圧電素
子６が設けられている。この圧電素子６は、その一面が
円板状をした振動板７に固着されている。この振動板７
は、その外周部が前記ステータ４と固着されている。前
記圧電素子６と前記振動板７とは、第１振動体８を構成
している。また、前記穴４ａの部分には、円板状をした
ロータ９が回転自在にガイドされている。このロータ９
と前記振動板７との間には流体としてのオイル１０が介
在されており、気泡等が混入しないようになっている。
従って、前記振動板７とロータ９とは、オイル１０を介
して面接触した状態となっている。なお、流体として
は、一般的な機械油、水、シリコンオイル、比較的粘度
の高いグリース状のものでもよい。
開いており、その穴４ａの開いたステータ４の底面部分
には第１電気機械変換素子としての平板状をした圧電素
子６が設けられている。この圧電素子６は、その一面が
円板状をした振動板７に固着されている。この振動板７
は、その外周部が前記ステータ４と固着されている。前
記圧電素子６と前記振動板７とは、第１振動体８を構成
している。また、前記穴４ａの部分には、円板状をした
ロータ９が回転自在にガイドされている。このロータ９
と前記振動板７との間には流体としてのオイル１０が介
在されており、気泡等が混入しないようになっている。
従って、前記振動板７とロータ９とは、オイル１０を介
して面接触した状態となっている。なお、流体として
は、一般的な機械油、水、シリコンオイル、比較的粘度
の高いグリース状のものでもよい。
【００１２】さらに、ここでは、図示しない電気機械変
換素子駆動制御手段が設けられている。この電気機械変
換素子駆動制御手段は、前記圧電素子６を駆動し第１振
動体８を振動することによりオイル１０に圧力変化を生
じさせ、前記第１振動体８と前記ロータ９との接触圧を
変えると共に、前記積層圧電素子３ａ，３ｂを前記圧電
素子６と適宜な位相で駆動することにより前記ロータ９
を移動する働きがある。
換素子駆動制御手段が設けられている。この電気機械変
換素子駆動制御手段は、前記圧電素子６を駆動し第１振
動体８を振動することによりオイル１０に圧力変化を生
じさせ、前記第１振動体８と前記ロータ９との接触圧を
変えると共に、前記積層圧電素子３ａ，３ｂを前記圧電
素子６と適宜な位相で駆動することにより前記ロータ９
を移動する働きがある。
【００１３】このような構成において、電気機械変換素
子駆動制御手段を用いてロータ９を一方向に回転させる
動作原理について説明する。まず、圧電素子６を駆動す
ることにより振動板７は面振動を発生し、その中央部分
で凸状又は凹状に変形して振動する。図３（ａ）は振動
板７が凸状に変形した時の様子を示すものであり、振動
板７はロータ９の中央部分でわずかに面接触するのみで
あり、この時のロータ９の回転方向（矢印方向）への拘
束力は小さくなる。一方、図３（ｂ）は振動板７が凹状
に変形した時の様子を示すものであり、オイル１０は負
圧状態となり、ロータ９を振動板７に吸引させるように
作用する。これにより、ロータ９の外周部は振動板７に
押圧されることになり、この時、ロータ９の回転方向は
振動板７に大きく拘束され、実質的に振動板７に固着状
態となる。
子駆動制御手段を用いてロータ９を一方向に回転させる
動作原理について説明する。まず、圧電素子６を駆動す
ることにより振動板７は面振動を発生し、その中央部分
で凸状又は凹状に変形して振動する。図３（ａ）は振動
板７が凸状に変形した時の様子を示すものであり、振動
板７はロータ９の中央部分でわずかに面接触するのみで
あり、この時のロータ９の回転方向（矢印方向）への拘
束力は小さくなる。一方、図３（ｂ）は振動板７が凹状
に変形した時の様子を示すものであり、オイル１０は負
圧状態となり、ロータ９を振動板７に吸引させるように
作用する。これにより、ロータ９の外周部は振動板７に
押圧されることになり、この時、ロータ９の回転方向は
振動板７に大きく拘束され、実質的に振動板７に固着状
態となる。
【００１４】また、積層圧電素子３ａ，３ｂは同時に駆
動され、ステータ４を回転方向に振動させるため、その
ステータ４の外周部で固着されている振動板７も同様に
回転方向に振動する。
動され、ステータ４を回転方向に振動させるため、その
ステータ４の外周部で固着されている振動板７も同様に
回転方向に振動する。
【００１５】このようなことから、圧電素子６と積層圧
電素子３ａ，３ｂとの駆動を電気機械変換素子駆動制御
手段により同期させ、図３（ｂ）のようにロータ９と振
動板７との拘束力が大きい時と、図３（ａ）のようにロ
ータ９と振動板７との拘束力が小さい時とを、ステータ
４の回転振動の位相に合わせることにより、ロータ９を
一方向に回転させることが可能となる。
電素子３ａ，３ｂとの駆動を電気機械変換素子駆動制御
手段により同期させ、図３（ｂ）のようにロータ９と振
動板７との拘束力が大きい時と、図３（ａ）のようにロ
ータ９と振動板７との拘束力が小さい時とを、ステータ
４の回転振動の位相に合わせることにより、ロータ９を
一方向に回転させることが可能となる。
【００１６】上述したように、オイル１０による負圧作
用を用いることにより従来の単なる圧電素子の変位によ
る押圧力よりも強力な力を引き出すことができるため、
ロータ９の動作力を一段と向上させることができる。ま
た、振動板７とロータ９との接触部を外周及び内周とす
ることにより、回転モーメントの発生を有効に活用する
ことができるため、より一段とスムーズな回転を行わせ
ることができる。さらに、回転部分を扁平な形状とする
とこにより、装置全体の構成の薄型化、小型化を図るこ
とが可能となる。さらにまた、振動板７とロータ９との
間にオイル１０を介在させることにより、摩耗などによ
る耐久劣化を防ぐことができる。
用を用いることにより従来の単なる圧電素子の変位によ
る押圧力よりも強力な力を引き出すことができるため、
ロータ９の動作力を一段と向上させることができる。ま
た、振動板７とロータ９との接触部を外周及び内周とす
ることにより、回転モーメントの発生を有効に活用する
ことができるため、より一段とスムーズな回転を行わせ
ることができる。さらに、回転部分を扁平な形状とする
とこにより、装置全体の構成の薄型化、小型化を図るこ
とが可能となる。さらにまた、振動板７とロータ９との
間にオイル１０を介在させることにより、摩耗などによ
る耐久劣化を防ぐことができる。
【００１７】次に、本発明の第二の実施例を図４に基づ
いて説明する。なお、前述した第一の実施例と同一部分
についての説明は省略し、その同一部分については同一
符号を用いる。ここでは、第１振動体８の振動板７とロ
ータ９との間に介在するオイル１０の周囲をシールする
シール部材としてのＯリング１１を設けたものである。
この場合、Ｏリング１１は、振動板７とロータ９との接
触面に形成された溝１２の領域に配設されている。この
ようにＯリング１１を設けてオイル１０の密閉状態を高
めることにより、振動板７とロータ９との拘束力の大、
小の差を一段と大きくとることが可能となり、これによ
り駆動力を一段と向上させることができる。
いて説明する。なお、前述した第一の実施例と同一部分
についての説明は省略し、その同一部分については同一
符号を用いる。ここでは、第１振動体８の振動板７とロ
ータ９との間に介在するオイル１０の周囲をシールする
シール部材としてのＯリング１１を設けたものである。
この場合、Ｏリング１１は、振動板７とロータ９との接
触面に形成された溝１２の領域に配設されている。この
ようにＯリング１１を設けてオイル１０の密閉状態を高
めることにより、振動板７とロータ９との拘束力の大、
小の差を一段と大きくとることが可能となり、これによ
り駆動力を一段と向上させることができる。
【００１８】
【発明の効果】請求項１記載の発明は、第１電気機械変
換素子としての圧電素子とこの圧電素子に接触した振動
板とからなる第１振動体と、前記振動板の外周部と接触
するステータとこのステータに接続され前記第１振動体
を円周方向に振動させる第２電気機械変換素子とからな
る第２振動体と、前記振動板に密閉された流体を介して
接離自在に対面するロータと、前記第１電気機械変換素
子を駆動し前記第１振動体を振動させると共に前記第２
電気機械変換素子と前記第１電気機械変換素子との駆動
を同期させ、前記ロータと前記振動板との間の拘束力の
変化を前記ステータの駆動振動の位相に合わせる電気機
械変換素子駆動制御手段とよりなるので、流体の負圧作
用により動作力を一段と向上させることができ、また、
ロータと振動板との接触部を外周及び内周とするとこに
より回転モーメントの発生を有効に活用することができ
るためよりスムーズな回転を得ることができ、さらに、
ロータと振動板との間に流体を介在させたことにより、
摩耗等による耐久劣化を防止することができるものであ
る。
換素子としての圧電素子とこの圧電素子に接触した振動
板とからなる第１振動体と、前記振動板の外周部と接触
するステータとこのステータに接続され前記第１振動体
を円周方向に振動させる第２電気機械変換素子とからな
る第２振動体と、前記振動板に密閉された流体を介して
接離自在に対面するロータと、前記第１電気機械変換素
子を駆動し前記第１振動体を振動させると共に前記第２
電気機械変換素子と前記第１電気機械変換素子との駆動
を同期させ、前記ロータと前記振動板との間の拘束力の
変化を前記ステータの駆動振動の位相に合わせる電気機
械変換素子駆動制御手段とよりなるので、流体の負圧作
用により動作力を一段と向上させることができ、また、
ロータと振動板との接触部を外周及び内周とするとこに
より回転モーメントの発生を有効に活用することができ
るためよりスムーズな回転を得ることができ、さらに、
ロータと振動板との間に流体を介在させたことにより、
摩耗等による耐久劣化を防止することができるものであ
る。
【００１９】請求項２記載の発明は、第１振動体の振動
板及びロータを円板状に形成してこれらの各面を面接触
させ、第１電気機械変換素子の駆動により前記ロータと
面接触する前記振動板の接触面を凸状又は凹状に変位さ
せるようにしたので、このような円板状の扁平な構造と
することにより、装置全体の薄型化、小型化を一段と図
ることができるものである。
板及びロータを円板状に形成してこれらの各面を面接触
させ、第１電気機械変換素子の駆動により前記ロータと
面接触する前記振動板の接触面を凸状又は凹状に変位さ
せるようにしたので、このような円板状の扁平な構造と
することにより、装置全体の薄型化、小型化を一段と図
ることができるものである。
【００２０】請求項３記載の発明は、第１振動体の振動
板とロータとの接触部に介在する流体の周囲をシールす
るシール部材を設けたので、流体の密閉状態を高め、振
動板とロータとの間での拘束力の大、小の差をより大き
くすることができるため、駆動力を一段と向上させるこ
とができるものである。
板とロータとの接触部に介在する流体の周囲をシールす
るシール部材を設けたので、流体の密閉状態を高め、振
動板とロータとの間での拘束力の大、小の差をより大き
くすることができるため、駆動力を一段と向上させるこ
とができるものである。
【図１】本発明の第一の実施例である駆動機構の縦断側
面図である。
面図である。
【図２】駆動機構の平面図である。
【図３】（ａ）は振動板が凸状となった時のロータの拘
束状態が小さい時の様子を示す状態図、（ｂ）は振動板
が凹状となった時のロータの拘束状態が大きい時の様子
を示す状態図である。
束状態が小さい時の様子を示す状態図、（ｂ）は振動板
が凹状となった時のロータの拘束状態が大きい時の様子
を示す状態図である。
【図４】本発明の第二の実施例を示す縦断側面図であ
る。
る。
３ａ，３ｂ 第２電気機械変換素子 ４ ステータ ５ 第２振動体 ６ 第１電気機械変換素子 ７ 振動板 ８ 第１振動体 ９ ロータ １０ 流体 １１ シール部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−207180（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−269483（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−185081（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−340374（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−12878（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−303367（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−94089（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−134997（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02N 2/10
Claims (3)
- 【請求項１】 第１電気機械変換素子としての圧電素子
とこの圧電素子に接触した振動板とからなる第１振動体
と、前記振動板の外周部と接触するステータとこのステ
ータに接続され前記第１振動体を円周方向に振動させる
第２電気機械変換素子とからなる第２振動体と、前記振
動板に密閉された流体を介して接離自在に対面するロー
タと、前記第１電気機械変換素子を駆動し前記第１振動
体を振動させると共に前記第２電気機械変換素子と前記
第１電気機械変換素子との駆動を同期させ、前記ロータ
と前記振動板との間の拘束力の変化を前記ステータの駆
動振動の位相に合わせる電気機械変換素子駆動制御手段
とよりなることを特徴とする駆動機構。 - 【請求項２】 第１振動体の振動板及びロータを円板状
に形成してこれらの各面を面接触させ、第１電気機械変
換素子の駆動により前記ロータと面接触する前記振動板
の接触面を凸状又は凹状に変位させることを特徴とする
請求項１記載の駆動機構。 - 【請求項３】 第１振動体の振動板とロータとの接触部
に介在する流体の周囲をシールするシール部材を設けた
ことを特徴とする請求項１又は２記載の駆動機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01287092A JP3160345B2 (ja) | 1992-01-28 | 1992-01-28 | 駆動機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01287092A JP3160345B2 (ja) | 1992-01-28 | 1992-01-28 | 駆動機構 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05207763A JPH05207763A (ja) | 1993-08-13 |
| JP3160345B2 true JP3160345B2 (ja) | 2001-04-25 |
Family
ID=11817460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01287092A Expired - Fee Related JP3160345B2 (ja) | 1992-01-28 | 1992-01-28 | 駆動機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3160345B2 (ja) |
-
1992
- 1992-01-28 JP JP01287092A patent/JP3160345B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05207763A (ja) | 1993-08-13 |
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